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英特尔用于下一代先进封装的玻璃基板(Glass Substrates)
2024/4/29 11:52:08    
英特尔2023年发布的首批用于下一代先进封装的玻璃基板,将实现封装中晶体管的持续扩展,并推进摩尔定律以提供以数据为中心的应用。


重要原因


与当今的有机基板相比,玻璃具有独特的性能,如超低平整度和更好的热稳定性和机械稳定性,从而使基板的互连密度更高。这些优势将使芯片架构师能够为人工智能(AI)等数据密集型工作负载创建高密度、高性能的芯片封装。英特尔有望在本十年后五年向市场提供完整的玻璃基板解决方案,从而使行业在2030年后继续推进摩尔定律。

到2020年,半导体行业使用有机材料在硅封装上扩展晶体管的能力可能会达到极限,这种材料消耗更多的功率,并存在收缩和翘曲等限制。缩小尺寸对半导体行业的进步和发展至关重要,玻璃基板是下一代半导体的可行和必要的下一步。


工作原理


随着对更强大计算能力需求的增加以及半导体行业进入在一个封装中使用多个“小芯片(chiplets)”的异构时代,改善信号传输速度、功率传输、设计规则和封装基板的稳定性将至关重要。与目前使用的有机基板相比,玻璃基板具有优异的机械、物理和光学特性,允许在封装中连接更多的晶体管,从而提供更好的缩放比例并能够组装更大的小芯片复合体(chiplet complexes),即系统级封装(system-in-package)。芯片架构师将能够在一个封装上以更小的占位面积(footprint )封装更多的瓦片(也称为小芯片、tiles、chiplets),同时实现更高的性能和密度,并具有更高的灵活性和更低的整体成本和功耗。


关于用例


玻璃基板可以在数据中心、AI、图形处理领域发挥价值:这些地方需要更大外形尺寸封装(即)和更高速度功能的应用程序和工作负载。

玻璃基板可以耐受更高的温度,图案变形不超过50%,独特的超低平整度可提高光刻的焦深(depth of focus),并具有极紧密的层间互连覆盖所需的尺寸稳定性。由于这些与众不同的特性,玻璃基板上的互连密度有可能提高10倍。此外,玻璃机械性能的提高使得超大型封装具有非常高的组装成品率。

玻璃基板对更高温度的耐受性还为芯片设计师提供了如何设置功率传输和信号路由设计规则的灵活性,因为这使他们能够无缝集成光学互连,并在更高的温度处理中将电感和电容嵌入玻璃。这可以实现更好的功率传输解决方案,同时以低得多的功率实现高速信号传输。这些好处使该行业更接近于到2030年在一个封装上扩展1万亿个晶体管。


英特尔的做法


十多年来,英特尔一直在研究和评估玻璃基板作为有机基板替代品的可靠性。该公司在实现下一代封装方面有着悠久的历史,在20世纪90年代引领了行业从陶瓷封装向有机封装的过渡,是第一个实现卤素和无铅封装的公司,也是先进嵌入式芯片封装技术的发明者,该技术是行业首款有源3D堆叠技术。因此,英特尔已经能够围绕这些技术从设备、化学品和材料供应商到基板制造商解锁整个生态系统。


下一步


在最近PowerVia和RibbonFET突破性进展的基础上,这些用于先进封装的行业领先玻璃基板展示了英特尔对超越18A工艺节点的下一个计算时代的前瞻性关注和愿景。英特尔正在努力实现到2030年在一个封装上提供1万亿个晶体管的目标,其在包括玻璃基板在内的先进封装领域的持续创新将有助于实现这一目标。(来源: Intel新闻稿;编译:张底剪报)
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